A. 氦氣怎麼生產出來的
1、天然氣分離法:工業上,主要以含有氦的天然氣為沖謹原料,反復進行液化分餾,然後利用活性炭進行吸附提純,得到純氦。
2、合成氨法:在合成氨中,從尾氣經分離提純可得氦散握基。
3、空氣法:從液態空氣中用分皮蔽餾法從氖氦混合氣中提出。
4、鈾礦石法:將含氦的鈾礦石經過焙燒,分離出氣體,再經過化學方法,除去水蒸氣、氫氣和二氧化碳等雜質提純出氦。
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氦氣的性質
1、物理性質
在室溫和大氣壓力下,氦是無色、無味的氣體。它在干空氣中的體積含量為5.24×10-6。是人類發現臨界溫度最低的物質。進行低壓放電時顯深黃色。
氦不能僅靠將飽和液體冷卻到絕對零度而固化。要使氦固化,必須施以相應壓力。在2.173K,氦將或多少從正常液體轉變成一種具有獨特性質的流體。溫度高於2.173K的液體稱為氦Ⅰ。低於此溫度的液體稱為氦Ⅱ。氦Ⅱ為超流體。它的熵為零,熱導率極高,黏度幾乎為零。
由於液氦溫度低,用液氦冷卻某些金屬或金屬化合物,金屬或金屬化合物的電阻會完全消失,這種現象稱為超導電性,此溫度稱為臨界溫度。
2、化學性質
氦是單原子氣體,化學性質不活潑。氦氣一般不生成化合物,在低壓放電管中受激發可形成He+2、HeH等離子及分子。
B. 氦氣怎麼製作
1、冷凝法:
天然氣提氦在工業上採用冷凝法,該法工藝包括天然氣的預處理凈化、粗氦製取及氦的精製等工序,製得99.99%的純氦氣。
天然氣——凈化——粗氦——精製——氦氣
2、空分法:
一般採用分凝法,從空氣裝置中提取粗氦、氖混合氣,由粗氦、氖混合氣制純氦、氖混合氣,經分離及純化,製得99.99%的純氦氣。
空氣——空分——粗氦、氦氣——純氦、氖氣——分離——純化——純氦氣
3、氫液化法:
工業上採用氫液化法從合成氨尾氣中提氦。該法工藝是低溫吸附清除氮、精餾得到粗氦,加氧催化除氫及氦的純化,製得99.99%的純氦氣。
原料氣——除氮——精餾——除氫——純化——氦氣
4、高純氦製法:
將99.99%的純氦進一步用活性炭吸附純化製得99.999%的高純氦氣。
主要用途:
1、氦氣可作為火箭液體燃料的壓送劑和增壓劑,大量用於導彈、宇宙飛船和超音速鏈碰飛機上。
2、氦用作冶煉及焊接時的保護氣體,這在造船以及飛機、宇宙飛船、火箭和武器的製造等方面非常重要。
3、氦氣有優良的滲透性,用於核反應堆的冷卻,火箭和核反應堆的一些管道及電子和電氣裝置等的檢漏。
4、氦氣是具有理想氣體的氣體,是極低溫度下蒸氣壓溫度棚羨談計的理想用派乎氣。
5、氦氣的質量密度、重量密度都低,且不易燃,可用來填充燈泡、霓虹燈管,也是理想的氣球及飛艇用氣。
C. 氦氣有什麼簡單的製作方法
常規而言從天然氣中提缺寬取氦氣的氦氣製作的方法有以下幾種:
吸附法
這種氦氣製作的方法的原理是根據天然氣中各組分在固體吸附劑表面上吸附能力的差異來將氦氣提取分離。此氦氣製作的方法適用於雜質含量低於10%的粗氦精製,這些年來發展的變壓吸附就是由此種氦氣製作的方法改進的。
吸收法
這種氦氣製作的方法的原理是選用適當的吸收溶劑(一般是氟烴、液態烷烴),在一定的條件下將沸點比氦氣高的雜質洗滌吸收去除,從而得到氦氣。
冷凝法:天然氣提氦在工業上採用冷凝法該法工藝包括天然氣的預搭孝處理凈化、粗氦製取及氦的精製等工序,製得99.99%的純氦氣。
擴散法
利用氦氣的良好導熱性將天然氣中的氦氣組分濃縮提取出來,這種氦氣製作的方法一般的操作溫度是400-500攝氏度。
膜滲透法
各類膜材料的發展很迅速,利用各種知扮稿氣體對膜的滲透性不同,就能利用膜滲透法將天然氣中的氦氣提取出來。這種氦氣製作的方法在提取工業氦氣上運用很廣泛。
空分法
一般採用分凝法從空氣裝置中提取粗氦、氖混合氣,由粗氦、氖混合氣制純氦、氖混合氣經分離及純化,製得99.99%的純氦氣。
氫液化法
工業上採用氫液化法從合成氨尾氣中提氦。該法工藝是低溫吸附清除氮、精餾得到粗氦加氧催化除氫及氦的純化,製得99.99%的純氦氣。
高純氦法
將99.99%的純氦進一步用活性炭吸附純化製得99.9999%的高純氦氣。
D. 怎樣製作氦氣
答:個人製作氦氣有一定風險,除非有齊全的設備。以下資料可供參考:
【制備方法】
1、冷凝法:天然氣提氦在工業上採用冷凝法該法工藝包括天然氣的預處理凈化、粗氦製取及氦的精製等工序,製得99.99%的純氦氣。
2、空分法:一般採用分凝法從空氣裝置中提取粗氦、氖混合氣,由粗氦、氖混合氣制純氦、氖混合氣經分離及純化,製得99.99%的純氦氣。
3、氫液化法:工業上採用氫液化法從合成氨尾氣中提氦。該法工藝是低溫吸附清除氮、精餾得到粗氦加氧催化除氫及氦的純化,製得99.99%的純氦氣。
4、高純氦法:將99.99%的純氦進一步用活性炭吸附純化製得99.9999%的高純氦氣。
【注意事項】
1、壓力通常有15MPa,使用時應用YQY-12或152IN-125等減壓器減壓後使用,使用前應用肥皂水檢漏氣體管道,確保氣體管道不漏氣。
2、確保氦氣不泄露、工作場所保持通風,當氦氣含量增加導致氧氣含量低於19.5%時,患者先出現呼吸加快、注意力不集中、共濟失調;繼之出現疲倦無力、煩躁不安、惡心、嘔吐、昏迷、抽搐,以致死亡。
3、每瓶氦氣在使用到尾氣時,應保留瓶內余壓在0.5MPa,最小不得低於0.25MPa余壓,應將瓶閥關閉,以保證氣體質量和使用安全。
4、瓶裝氦氣在運輸儲存、使用時都應分類堆放,不準靠近明火和熱源,應做到勿近火、勿沾油蠟、勿曝曬、勿重拋、勿撞擊,嚴禁在氣瓶身上進行引弧或電弧,嚴禁野蠻裝卸,短距離移動氦氣鋼瓶應使用鋼瓶專用手推車,長距離移動鋼瓶應用危險品運輸車輛運輸。液氦的溫度為4.25K,與皮膚接觸能引起嚴重凍傷。
5、存貯氦氣的鋼瓶使用和檢驗遵照國家質量技術監督局《氣瓶安全監察規程》的規定,氣瓶充氣壓力不得超過規定壓力。安全帽要隨時裝上,一保護氣閥,氣瓶每三年檢驗一次(特殊情況例外)做外表檢查及進行水壓試驗,試驗合格後方可繼續使用,檢驗在充氣單位進行。
【簡介】氦氣,英文名為Helium,符號為He,無色無味,不可燃氣體,空氣中的含量約為百萬分之5.2。化學性質不活潑,通常狀態下不與其它元素或化合物結合。1908年7月10日,荷蘭物理學家昂尼斯首次液化了氦氣。
【歷史沿革】
早在1868年,法國天文學家簡森(Janssen P J C,1824-1907)在觀察日全食時,就曾在太陽光譜上觀察到一條黃線D,這和早已知道的鈉光譜的D1和D2兩條線不相同。同時,英國天文學家洛克耶爾(Lockyer J N,1836-1920)也觀測到這條黃線D。當時天文學家認為這條線只有太陽才有,並且還認為是一種金屬元素。所以洛克耶爾把這個元素取名為Helium,這是由兩個字拼起來的,helio是希臘文太陽神的意思,後綴-ium是指金屬元素而言。中譯名為氦。
1895年,萊姆賽和另一位英國化學家特拉弗斯(Travers M W,1872-1961)合作,在用硫酸處理瀝青鈾礦時,產生一種不活潑的氣體,用光譜鑒定為氦氣,證實了氦氣也是一種稀有氣體,這種氣體地球上也有,並且氦元素是非金屬元素。
【物理性質】
在室溫和大氣壓力下,氦是無色、無味的氣體。它在干空氣中的體積含量為5.24×10-6。是人類發現臨界溫度最低的物質。進行低壓放電時顯深黃色談森。
氦不能檔納僅靠將飽和液體冷卻到絕對零度而固化。要使氦固化,必須施以相應壓力。在2.173K,氦將或多少從正常液體轉變成一種具有獨特性質的流體。溫度高於2.173K的液體稱為氦Ⅰ。低於此溫度的液體稱為氦Ⅱ。氦Ⅱ為超流體。它的熵為零,熱導率極高,黏度幾乎為零。
由於液氦溫度低,用液氦冷卻某些金屬或金屬化合物,金屬或金屬化合物的電阻會完全消失,這種現象稱為超導電性,此溫度稱為臨界溫度。
因為氦氣傳播聲音的速度差不多為空氣的三倍,所以吸入氦氣的人說話的聲音會變高頻率。這個有趣的現像,使得吸入氦氣的人說話尖聲細氣,就好像舊時的卡通人物一樣。
【化學性質】
氦是單原子氣體,化學性質不活潑。氦氣一般不生成化合物,在低壓放電管中受激發可形成He+2、HeH等離子及含蠢畝分子。
【應用領域】
氦氣廣泛應用於軍工、科研、石化、製冷、醫療、半導體、管道檢漏、超導實驗、金屬製造、深海潛水、高精度焊接、光電子產品生產等。
1、低溫冷源:利用液氦的-268.9℃的低沸點,液氦可以用於超低溫冷卻。而超低溫冷卻技術在超導技術等領域有較廣泛的應用,超導材料需要在低溫(100K左右)中才能表現出超導特性,大多數情況下只有液氦能比較簡便地實現這樣的極低溫。超導技術在交通行業的磁懸浮列車,醫療領域的核磁共振成像設備都有較大的應用。
2、氣球充氣:由於氦氣密度遠小於空氣(空氣的密度為1.29kg/m3,氦氣的密度為0.1786kg/m3),而且化學性質極不活潑,較氫氣安全(氫氣可以在空氣中燃燒,可能會引起爆炸),氦氣常用於飛船或廣告氣球中的充入氣體。
3、檢驗分析:儀器分析中常用的核磁共振分析儀的超導磁體需要利用液氦降溫,氣相色譜分析中氦氣常作為載氣,利用氦氣滲透性好、不可燃的特點,氦氣還應用於真空檢漏,如氦質譜檢漏儀等。
4、保護氣:利用氦氣不活潑的化學性質,氦氣常用於鎂、鋯、鋁、鈦等金屬焊接的保護氣。
6、其他方面:氦氣可用作高真空裝置、原子核反應堆在火箭、宇宙飛船上用作輸送液氫、液氧等液體推進劑的加壓氣體。氦氣還用作原子反應堆的清洗劑,在海洋開發領域的呼吸用混合氣體中,氣體溫度計的填充氣等。
E. 氦氣的製作方法和原料
天然氣生產氦氣的方法,主要有五種。
1、擴散法,利用氦氣所具有的高的熱擴散性能,可將天然氣中的氦氣濃縮提取出來;2、膜滲透法,利用天然氣中含有的各種氣體的滲透性能,可以將氦氣分離提取出來;3、吸附法,根據天然氣中各組分在固體吸附劑表面上吸附能力的差異而將其中的氦氣分離出來,近春渣返年來流行的變壓吸附(PSA)也是利用了這種原理;4、吸收法,利用氦氣費點低的特性,選用適當的吸收溶劑可將天然氣中沸點比氦氣高扒飢的的其餘組分分離出來;5、低溫冷凝法,此方法是目前各國從天然氣中提取氦氣廣泛採用的方法。
氦氣原料以合成氨弛放氣,甲醇尾氣經變壓吸附工藝脫除氫,氦以外的組分的氣體為原料氣,經分離後可獲得濃度大於90%的氦氣以及純度大於99.999%的梁悉高純氫,氦回收率可達98%。